Ein Planet umkreist einen Roten Zwerg rückwärts, und kein Riese in der Nähe erklärt es

Ein Planet, 72 Lichtjahre von der Erde entfernt, umkreist seinen Stern in der falschen Richtung. GJ 3090 b, eine Welt mit etwas mehr als dem doppelten Erddurchmesser, bewegt sich um seinen Roten Zwerg entgegen der Rotationsrichtung des Sterns selbst – um etwa 136 Grad geneigt gegenüber der erwarteten Bahnebene. Es ist der erste Planet, der jemals rückwärts um einen Roten Zwerg entdeckt wurde, die häufigste Sternart in der Galaxie.

Rückwärts laufende Planeten sind selten, aber nicht neu. In jedem früheren Fall einer derart stark aus der Bahn geratenen Umlaufbahn in einem System mit mehreren Planeten konnten Astronomen einen Schuldigen benennen: einen Begleitstern oder einen massiven äußeren Planeten, dessen Schwerkraft über Millionen von Jahren einen Nachbarn aus der Bahn zog. Um GJ 3090 gibt es keinen solchen Störenfried. Diese Abwesenheit ist die eigentliche Neuigkeit, denn sie deutet darauf hin, dass der Planet möglicherweise in einer Gas- und Staubscheibe entstanden ist, die bereits in die falsche Richtung rotierte.

„Zu unserer großen Überraschung befindet sich der Planet GJ 3090 b nicht nur auf einer stark geneigten Umlaufbahn, sondern er umkreist seinen Stern auch retrograd“, sagte Yann Carteret, Doktorand an der Universität Genf und Erstautor der Studie in Astronomy & Astrophysics.

Der Planet ist ein Sub-Neptun, etwa 2,2-mal so groß wie die Erde und 4,5-mal so massereich. Er umrundet seinen Stern in etwa 2,9 Tagen. Sein Stern, ein Roter Zwerg vom Spektraltyp M im südlichen Sternbild Phönix, ist kleiner und kühler als die Sonne. Das System beherbergt mindestens einen weiteren Planeten, einen bestätigten Sub-Neptun auf einer 16-Tage-Umlaufbahn, sowie einen Kandidaten mit 13 Tagen.

Wie sie den Planeten auf dem falschen Weg ertappten

Niemand kann die Umlaufbahn direkt fotografieren. Das Team las sie stattdessen aus dem Sternenlicht ab, mithilfe eines Tricks, der als Rossiter-McLaughlin-Effekt bekannt ist. Ein rotierender Stern hat eine Seite, die sich auf uns zudreht, und eine, die sich wegdreht; daher ist das Licht der ersten Hälfte leicht blauverschoben, das der zweiten rotverschoben. Wenn ein Planet die Sternscheibe überquert, verdeckt er nacheinander einen Fleck der einen und dann der anderen Hälfte. Die Reihenfolge, in der er sie verdeckt, verrät seine Bewegungsrichtung.

Bei einem Planeten, der sich in die normale Richtung bewegt, wird zuerst die sich annähernde Hälfte verdeckt. GJ 3090 b verdeckt sie in umgekehrter Reihenfolge.

Das Signal ist winzig. Ein Transit dauert hier etwa eineinviertel Stunden, der Planet ist klein, und der Stern rotiert langsam. Das Team nutzte NIRPS, ein nahinfrarotes Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte auf La Silla in Chile, gebaut von einem Konsortium unter der Leitung der Universität Genf und der Université de Montréal. Rote Zwerge leuchten im Infraroten weit heller als im sichtbaren Licht, weshalb ein Infrarot-Instrument leisten konnte, womit optische Geräte sich schwertun.

Die Forscher beobachteten sechs Transite mit NIRPS, vier davon gleichzeitig mit dem älteren HARPS-Spektrografen, und sammelten dabei 193 Spektren über etwa 23 Stunden. Anstatt nach der klassischen Schwankung der Gesamtgeschwindigkeit des Sterns zu suchen, die zu schwach war, um nachgewiesen zu werden, verwendeten sie eine Methode namens RM Revolutions, die das Licht von jener schmalen Zone des Sterns analysiert, die in jedem Moment hinter dem Planeten verborgen liegt. GJ 3090 b ist damit der kleinste Planet um einen Roten Zwerg mit einer vollständigen dreidimensionalen Neigungsmessung.

Die Einordnung der 136 Grad

In unserem Sonnensystem kreisen die Planeten innerhalb von etwa 7 Grad um den Sonnenäquator, und jeder von ihnen bewegt sich in dieselbe Richtung, in die sich die Sonne dreht. Ein Winkel von 90 Grad würde eine polare Umlaufbahn bedeuten, die über die Pole des Sterns verläuft. Alles über 90 ist retrograd. Mit 136 Grad liegt GJ 3090 b näher an völlig auf dem Kopf als an der Seite.

Das reiht ihn ein unter die am stärksten geneigten Planeten, für die Astronomen eine dreidimensionale Messung besitzen, neben zwei Gasriesen, KELT-19 b und TOI-1710 b. Es ist zudem erst das sechste bestätigte System mit mehreren Planeten, das einen Planeten mit einer Neigung von mehr als 70 Grad enthält. In den anderen fünf, so das Team, gibt es stets entweder einen weiten Begleitstern oder einen massiven äußeren Planeten, der den Schaden anrichten konnte.

Rote Zwerge machen das Ergebnis noch seltsamer. Ihre tiefen, durchmischten äußeren Schichten sollen starke Gezeitenkräfte auf nahe Planeten ausüben und geneigte Bahnen allmählich wieder ausrichten. GJ 3090 b scheint dieser Korrektur entgangen zu sein, höchstwahrscheinlich weil er klein ist und gerade weit genug draußen liegt – etwa beim 13-fachen des Sternradius –, sodass die Gezeitenkraft schwach bleibt.

Der fehlende Schuldige und eine Scheibe aus zweiter Hand

Das Team machte sich auf die Suche nach einem versteckten Störer. Durch die Kombination von jahrelangen Radialgeschwindigkeitsdaten von HARPS und NIRPS, hochauflösender Speckle-Bildgebung und Messungen des Weltraumteleskops Gaia schlossen sie jeden Begleitstern innerhalb von etwa 3 Astronomischen Einheiten sowie jeden Planeten schwerer als Jupiter innerhalb von 15 Astronomischen Einheiten aus, unter der Annahme, dass er in derselben Ebene wie GJ 3090 b umkreist. Alles, was schwerer als 13 Jupitermassen ist – die Grenze, ab der Objekte als Braune Zwerge gelten –, ist unter derselben Annahme bis zu 100 Astronomischen Einheiten ausgeschlossen.

„Das Fehlen eines massiven Begleiters, um diese ungewöhnliche Umlaufbahn zu erklären, wird uns dazu bringen, andere Hypothesen zu untersuchen“, sagte Co-Autor Vincent Bourrier von der Universität Genf.

Ihre bevorzugte Erklärung ist eine Scheibe der zweiten Generation. Nachdem sich die ursprüngliche Scheibe des Sterns aufgelöst hatte, könnte der junge Rote Zwerg frisches Gas und Staub aus dem interstellaren Raum aufgesammelt haben. Dieses Material würde mit einer zufälligen Orientierung eintreffen, und in diesem Fall traf es mit einer Rotation entgegen dem Stern ein. Die Planeten wären dann in dieser geneigten Scheibe entstanden und gemeinsam nach innen gewandert. Die Autoren bringen die Idee mit sogenannten Peter-Pan-Scheiben in Verbindung, Scheiben um Rote Zwerge, die ihre Sterne über zig Millionen Jahre hinweg mit Material versorgen, weit länger als Modelle erwarten.

Ihre Berechnung fügt eine Einschränkung hinzu. Damit der Stern sich nicht mit der neuen Scheibe ausrichtete, könnte er weniger als etwa 1.500 Erdmassen an Material verschluckt haben, was bei Standardverhältnissen etwa 15 Erdmassen Staub bedeutet. Allein die Planeten machen einen großen Teil davon aus, sodass der meiste Staub in der Scheibe in Planeten gelandet sein muss, anstatt auf den Stern zu fallen.

Was die Studie nicht beantwortet

Der Wert von 136 Grad weist breite Fehlerbalken auf, von etwa 118 bis 160 Grad. Das Team schließt eine polare Umlaufbahn mit 2,5 Sigma aus – ein aussagekräftiges Ergebnis, aber weit entfernt vom 5-Sigma-Standard, den Physiker für Entdeckungen reservieren. Die vollständige dreidimensionale Neigung hängt zudem von Schätzungen der Rotationsperiode, des Radius und der Neigung des Sterns ab, nicht nur von den Transitdaten.

Der endgültige Fit beruht auf fünf Nächten mit einem einzigen Instrument. Ein NIRPS-Transit mit schwachem Signal wurde verworfen, und die HARPS-Daten waren zu schwach, um den Winkel einzugrenzen, sodass kein zweites Instrument die Richtung unabhängig bestätigt.

Die Suche nach Begleitern hat eine Lücke, die die Autoren offen benennen. Ihre Grenzen setzen voraus, dass jeder verborgene Riese in derselben Ebene wie GJ 3090 b umkreist. Ein massereicher Körper auf einer stark geneigten Umlaufbahn ist nicht vollständig ausgeschlossen. Das Szenario der zweiten Scheibe ist eine Schlussfolgerung aus dem, was fehlt, nicht etwas, das jemand beobachtet hat.

Häufige Fragen zu rückwärtslaufenden Planeten

Was ist ein retrograder Planet?

Ein retrograder Planet umkreist seinen Stern in entgegengesetzter Richtung zur Rotation des Sterns selbst. Planeten entstehen aus derselben rotierenden Scheibe, die ihren Stern speist, daher teilen sie normalerweise seine Richtung. Eine retrograde Umlaufbahn bedeutet, dass etwas den Planeten oder seine Geburtsscheibe um mehr als 90 Grad geneigt hat.

Woher wissen Astronomen, in welche Richtung ein Planet kreist?

Sie beobachten, wie der Planet vor seinem Stern vorbeizieht, und messen, wie sich die Farbe des Sternenlichts verschiebt. Da sich eine Seite eines rotierenden Sterns auf uns zubewegt und die andere sich entfernt, zeigt die Reihenfolge, in der der Planet jede Seite verdeckt, seine Bewegungsrichtung. Das ist der Rossiter-McLaughlin-Effekt.

Gibt es in unserem Sonnensystem etwas, das rückwärts kreist?

Kein Planet umkreist die Sonne rückwärts, und alle acht bleiben nahe am Sonnenäquator. Einige Monde tun es: Neptuns größter Mond Triton umkreist den Planeten entgegen dessen Rotation und gilt als eingefangenes Objekt. Die Venus rotiert rückwärts um ihre Achse, aber ihre Umlaufbahn verläuft in der normalen Richtung.

Könnte GJ 3090 b Leben beherbergen?

Die Studie sagt nichts über Leben. Der Planet umkreist seinen Stern in weniger als drei Tagen, weit näher als Merkur der Sonne ist. Mit etwa 4,5 Erdmassen und 2,2 Erdradien ist er ein Sub-Neptun, eine Klasse, von der man gewöhnlich annimmt, dass sie eine dicke Gashülle und keine freiliegende felsige Oberfläche besitzt.

Der Planet wurde erstmals vom NASA-Weltraumteleskop TESS identifiziert und 2022 bestätigt. Die NIRPS-Transite, die der neuen Messung zugrunde liegen, wurden 2024 aufgezeichnet, und der Artikel wurde im August 2026 von Astronomy & Astrophysics angenommen und im September veröffentlicht. Das Szenario der Autoren liefert eine überprüfbare Vorhersage: Wenn alle Planeten des Systems in derselben geneigten Scheibe entstanden sind, sollten die Geschwister von GJ 3090 b dessen Rückwärtsneigung teilen. Der nächste Schritt ist die Vermessung auch ihrer Umlaufbahnen, was schwierig wird, da der 16-Tage-Planet von unserem Standpunkt aus niemals vor seinem Stern vorbeizieht.

Reference: Carteret et al., „Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS,“ Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661989

Schlagwörter: ESO, Exoplaneten, GJ 3090 b, La Silla Observatory, NIRPS, red dwarf